DE2331430A1 - METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR THE DISCLOSURE OF A GAS IN A LIQUID - Google Patents
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Description
Priorität: v. 23.Juni 1972 in Frankreich Anm.No.: EN 72 22 700 Priority: v. June 23, 1972 in France Note No .: EN 72 22 700
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auflösung eines Gases in einer Flüssigkeit, insbesondere für die biologische Reinigung von Abwässern durch Sekundärbehandlung am Kontakt mit Sauerstoff mittels Aktlvschlamm. Bekanntlich erfordert die biologische Wasserbehandlung die Gewährleistung von drei Funktionen, nämlich eine kräftige Sauerstoffbehandlung des Wassers, um die Bakterienflockung mit Sauerstoff zu speisen, eine Durcharbeitung, um zu vermeiden, daß die Flockung absinkt und sich am Boden des Beckens ansammelt, und die Entfernung des durch die Gärung erzeugten Kohlendioxyds. Zur Leistung dieser Arbeit hat man verschiedene Verfahren nach den folgenden Prinzipien vorgeschlagen:The invention relates to a method for dissolving a gas in a liquid, in particular for the biological Purification of wastewater by secondary treatment in contact with oxygen using active sludge. As is well known, requires The biological water treatment ensures three functions, namely a vigorous oxygen treatment of the water to feed the bacterial flocculation with oxygen, a working through to avoid the flocculation sinks and accumulates at the bottom of the basin, and the removal of the carbon dioxide produced by fermentation. To the To accomplish this work one has different procedures according to proposed the following principles:
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Nach dem sogenannten Mikroblasenverfahren wird am Boden des Beckens Luft durch einen porösen Körper eincreblasen, und ein Teil der Luft dient zur Speisung der Flockung nit Sauerstoff, während der Rest als Durchwirbelunqsmittel dient. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht in seinem relativ hohen Energieverbrauch in der Grci3enordnung von 1 kW/kq gelösten Sauerstoffs. Un diesen 1.achteil zu beheben, hat man vorgeschlagen, öberf läclienrührturoinon zu verwc-rvle:'., aie einen Wasserschieier in I orr; einer airqekehrten Ccnale entstehen lassen, eis sich einerseits in Kontakt it.it dar Ln.gebunjsluft π it Sauerstoff bel!--c1t und andererseies bein "uriick- fallen auf die freie Wasserfläche des Beckens Luft mitreißt. Die Vermischung dieses so mit Sauerstoff beiadenen Wassers mit dem Restwasser des Beckens wird durch die Turbine selbst bewirkt. Diese Arbeitsweise führt zu einem geringeren Energieverbrauch in der Größenordnung von 0,5 kW/kg gelösten Sauerstoffes. According to the so-called microbubble process, air is blown in through a porous body at the bottom of the pool, and part of the air is used to feed the flocculation with oxygen, while the rest is used as a vortex. A disadvantage of this process is its relatively high energy consumption in the order of 1 kW / kq of dissolved oxygen. In order to remedy this first disadvantage, it has been suggested to use over läclienrühruroinon: '., Aie a water slide in I orr; an air-reversed ccnale can arise, on the one hand in contact it.it the Ln.gebunjsluft π it oxygen bad ! --c1t and others like it fall back on the free water surface of the basin, air is carried away. The mixing of this oxygenated water with the remaining water of the basin is effected by the turbine itself. This mode of operation leads to a lower energy consumption of the order of magnitude 0.5 kW / kg of dissolved oxygen.
Diese beiden Verfahren, die vorgesehen wurden, um das Vorhandensein von Luft und Wasser zwecks Gewährleistung einer Sauerstoffauflösung im behandelten Wasser zu bewirken, eignet sich schlecht für die Behandlung mit reinem Sauerstoff. Die Mikroblasenbehandlung kann zwar unter guten Bedingungen angewandt werden, aber sie ist nicht ausreichend für eine Durchrührung; außerdem haben die Gasblasen das Bestreben, sich beim Eintritt der Koagulierung wieder zu vereinigen, was sie zur Beckenoberfläche gleichzeitig mit dem gegebenenfalls gebildeten Kohlendioxyd aufsteigen läßt, linter diesen Umständen ist esThese two procedures that were envisaged to ensure the presence of air and water in order to ensure a To bring about oxygen dissolution in the treated water, is suitable bad for treatment with pure oxygen. the Microbubble treatment can be used under good conditions, but is not sufficient for agitation; in addition, the gas bubbles tend to be at Occurrence of coagulation to reunite what they may have formed to the pelvic surface at the same time Let carbon dioxide rise, under these circumstances it is schwierig, den Sauerstoff zurückzuführen, der noch nicht aus-difficult to return the oxygen that has not yet been exhausted
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genutzt worden ist, und die Ausbeute des Verfahrens ist relativ schlecht. Derselbe Mangel ergibt sich bei dem Verfahren unter Anwendung einer Oberflächenrührturbine, denn die Freisetzung von Kohlendioxydgas erfolgt gleichfalls in der Atmosphäre des aufzulösenden Gases. Diese Mängel lassen sich nur teilweise dadurch beheben, daß man oberhalb der Arbeitszone Glocken anordnet, die die Erzeugung geregelter Atmosphären gestatten, welche von mit Sauerstoff angereicherter Luft gesDeist werden, und die durch ein Recyclierspiel von Glocke zu Glocke die Haltung des Kohlendioxydgehaltes unterhalb gewisser Grenzen gestatten, daß die Auflösung des Sauerstoffes in Kasser sich noch unter tragbaren Bedingungen vollziehen kann.has been used, and the yield of the process is relatively poor. The same defect arises with the procedure using a surface agitation turbine, because the release of carbon dioxide gas also takes place in the atmosphere of the gas to be dissolved. Let these shortcomings can only be partially remedied by arranging bells above the work zone, which regulate the production Atmospheres allow that of oxygenated Air, and that through a recycling game of Bell to bell keeping the carbon dioxide content below certain limits allows the oxygen to dissolve in Kasser can still take place under acceptable conditions.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, drehbare Organe von der Art einer Zentrifugalpumpe einzusetzen, mittels deren man eine Flüssigkeitsir.asse einer Zentrifugaldrehkraft aussetzt und diese flüssige Masse von einem Hinspeisungsende entsprechend dem der Drehachse nächsten Teil dieser Flüssigkeitsmasse, wo die getrennte Zuführung von Flüssigkeit und Gas erfolgt, zu einen Austragende strömt, das einem von der Drehachse weiter a Is das Lintrittsende entfernten Teil der Flüssigkeitsmasse entspricht, wo die Abführung des zumindest teilweise gelösten Gases und der Flüssigkeit erfolgt. Diese Anlagen stellen eine relativ heterogene Mischung von Wasser und Luft sicher, die durch den Verlagerungseffekt des Wassers in Kanälen von allgemein radial divergierender Form angesaugt wird. In allen diesen Fällen muß das Wasser am Ausgang des Urehorganes zwang-It has also been proposed to use rotatable members of the centrifugal pump type, by means of which one subjecting a liquid syrup to centrifugal torque and this liquid mass from a feed end corresponding to the part of this liquid mass closest to the axis of rotation, where the separate supply of liquid and gas takes place, flows to a discharge end, which is one of the axis of rotation a Is the part of the liquid mass removed from the end of the line corresponds to where the at least partially dissolved gas and the liquid are discharged. These plants represent a relatively heterogeneous mixture of water and air sure that by the displacement effect of the water in canals of general radially diverging shape is sucked. In all these cases the water at the outlet of the urine organ must be forced
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läufig heftig auf mechanischem Wege mit der Luft des Beckens in der Weise durchgearbeitet werden, daß man eine brauchbare Mischung durch Bersten der von dem Wasser in der Bewegung mitgerissenen Luftblasen erhält. Diese Behandlungsweise führt nur zu relativ schwachen Energieausbeuten, denn die Auflösung der Luft in Wasser ist alles andere als homogen, und die Notwendigkeit, eine letzte Durcharbeitung zu bewirken, führt immer zu einer beträchtlichen Erhöhung der für die Auflösung erforderlichen Energie.can be worked through vigorously by mechanical means with the air of the basin in such a way that a usable one can be obtained Mixture obtained by bursting the air bubbles carried along by the water in motion. This way of treatment only leads to relatively weak energy yields, because the dissolution of air in water is anything but homogeneous, and the need to do a final work-through always results in a substantial increase in the resolution required required energy.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei einem solchen Verfahren die Auflösung eines Gases in einer Flüssigkeit dank der Einstellung einer Flüssigkeitsmasse in Bewegung unter besseren Bedingungen durchzuführen, wobei eine große Anzahl feiner Blasen eingemischt wird, während Gasblasen zu großer Dimensionen ausgeschaltet und selbst automatisch entfernt werden. Die Erfindung bietet den Vorteil, daß man eine Durchrührung der Flüssigkeit mit starker Gasauflösung in dem Rest der Flüssigkeit mit schwacher Auflösung desselben Gases durch energetische Mittel sicherstellen kann, die einen sehr hohen Wirkungsgrad haben.The invention has set itself the task of the dissolution of a gas in a liquid thanks to such a method the adjustment of a liquid mass in motion to perform under better conditions, with a large number being finer Bubbles is mixed in, while gas bubbles to large dimensions are switched off and themselves are automatically removed. The invention offers the advantage that the liquid is stirred with strong gas dissolution in the rest of the liquid with weak dissolution of the same gas can ensure by energetic means that have a very high efficiency.
Gemäß der Erfindung wird eine Wanderung der Flüssigkeitsmasse zwischen dem Einlaufende und dem Austragende mit geregelter Geschwindigkeit sichergestellt, indem man einerseits einen Gegendruck entwickelt, der in einem abstromseitigen Teil der Wanderung der Flüssigkeitsmasse wirkt und andererseits diese Masse mit einer geregelten Flüssigkeitsmenge im Unterschuß versorgt,According to the invention, a migration of the liquid mass between the inlet end and the discharge end is also regulated Speed is ensured by developing a counter pressure on the one hand, which is in a downstream part of the migration the mass of liquid acts and on the other hand supplies this mass with a regulated amount of liquid in deficit,
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derart, daß sich In radialer Richtung, gelegen zwischen der Drehachse und dem Zulaufende der Flüssigkeitsmasse, eine Vorspeisungszone bildet, in der man Flüssigkeit und Gas zutreten läßt und wo man die zugelassene Flüssigkeit in dem aufzulösenden Gas aerteilt und die Flüssigkeit im zerteilten Zustand gegen das Einlaufende schleudert. Unter Versorgung der Flüssigkeit im Unterschuß ist eine Versorgung mit einer geregelten Flüssigkeitsströmungsmenge zu verstehen« die immer unterhalb der nominalen Flüssigkeitsströmungsmenge liegt, die das eingesetzte Organ bei Rotation der Flüssigkeitsmasse zu behandeln in der Lage ist.such that in the radial direction, located between the Axis of rotation and the inlet end of the liquid mass, forms a feed zone in which one liquid and gas can enter and where the admitted liquid in the gas to be dissolved and the liquid in the divided State flings towards the inlet end. With the supply of the liquid in deficit, there is a supply to understand with a regulated liquid flow rate «which is always below the nominal liquid flow rate which the inserted organ is able to treat when the fluid mass rotates.
Diese Arbeitsweise bietet mehrere Vorteile. Infolge des Gegendruckes und der geregelten Versorgung im Unterschuß erstellt man nämlich so eine bewegte Flüssigkeitsmasse von relativ geringer Geschwindigkeit, die in ihrem aufstromseitigen Teil, betrachtet im Wanderungssinne, ein Zulaufende besitzt, das relativ gut definiert ist und das in gewissem Sinne als Trenngrenzfläche zwischen den feinen Blasen den gröberen Blasen dient. Es ist nämlich zu bemerken, daß der Ausstoß von Flüssigkeit in feiner Zerteilung die Mitnahme einer großen Anzahl von Blasen unterschiedlicher Abmessungen auf die Flüssigkeitsmasse zu und ihre Einführung darin gestattet. Infolge der relativ niedrigen Wanderungsgeschwindigkeit der Flüssigkeitsmasse von ihrem aufstromseitigen Zulaufende zum abstromseitigen Austragende werden indessen nur die feineren Blasen durch diese bewegte Masse mitgenommen, während die groben Blasen im Gegenstrom zu derThis way of working offers several advantages. As a result of the back pressure and the regulated supply in deficit one creates a moving liquid mass of relatively low speed, that in its upstream side Part, viewed in the sense of migration, has an inflow end that is relatively well defined and that to a certain extent Senses as the interface between the fine bubbles serves the coarser bubbles. It should be noted that the ejection of liquid in fine division is entrainment a large number of bubbles of different dimensions towards the mass of liquid and their introduction permitted therein. As a result of the relatively low migration speed of the liquid mass from its upstream side However, the inlet end to the downstream discharge end will be only the finer bubbles are entrained by this moving mass, while the coarse bubbles are countercurrent to the
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Flüssigkeit aufsteigen, um in die Zone der Vorversorgung zurückzukehren, die im wesentlichen aus Gas besteht, das von Flüssigkeitsstrahlen durchlaufen wird. Man erstellt so eine bewegte Flüssigkeitsmasse, die in einer praktisch homogenen Form vorliegt, soweit es sich um die Gestalt und hohe Anzahl der Blasen handelt, die sie mitnimmt, und diese Blasen sind genau solche von kleineren Abmessungen, also diejenigen, die am besten befähigt sind, sich unter den besseren Bedingungen im Inneren der Flüssigkeitsinasse aufzulösen.Fluid rise to the pre-supply zone return, which consists essentially of gas, which is traversed by jets of liquid. This is how you create a moving mass of liquid, which is present in a practically homogeneous form, as far as the shape and large number of bubbles it takes with it, and these bubbles are precisely those of smaller dimensions, i.e. those which are best able to dissolve under the better conditions inside the liquid immersion.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Entwicklung des Gegendruckes , der in einem abstromseitigen Teil des Weges der Flüssigkeitsmasse wirkt, durch eine Gestalt des in Drehung um die Rotationsachse befindlichen Flüssigkeitsmassenkörpers erhalten, der einen radial zentripetalen Teil darstellt, der am Austragsende ausmündet. Auf diese Weise erreicht man nicht nur eine relativ langsame und geregelte Strömung der Flüssigkeitsmasse vom Zulaufende bis zum Austragende, sondern stellt auch dank des Überdruckes, der sich diesseits des Austragsendes infolge einer stärkeren Zentrifugalkraft einstellt, Bedingungen sicher, die eine stärkere und raschere Auflösung der Gasblasen in der Flüssigkeitsmasse gestatten.According to a preferred embodiment of the invention, the development of the back pressure, which is in a downstream Part of the path of the liquid mass acts through a shape of the rotating about the axis of rotation Received liquid mass body, which represents a radially centripetal part which opens out at the discharge end. on in this way one not only achieves a relatively slow and regulated flow of the liquid mass from the inlet end to the discharge end, but also thanks to the overpressure that is on this side of the discharge end as a result of a stronger Centrifugal force sets conditions that ensure a stronger and more rapid dissolution of the gas bubbles in the liquid mass allow.
Gemäß einer Ausfuhrungsform des Verfahrens hat der in Drehung befindliche Flüssigkeitsmassenkorper im wesentlichen Ringform um die Drehachse, und dem Zulaufende dieser ringförmigen Flüssigkeitsmasse ist eine ringförmige Vorversorgungszone vor-According to one embodiment of the method, it is rotating Liquid mass bodies located essentially in a ring shape around the axis of rotation, and the inlet end of this ring-shaped Liquid mass is an annular pre-supply zone in front of
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geschaltet, die gleichachsig mit der Drehachse ist. Auch erreicht man, daß die an sich sehr grobe Aufteilung der Flüs- » .sigkeit sowie deren Ausschleuderung in der Vorversorgungszone gegen des ringförmige Versorgungsende der Flüssigkeitsmasse vorzugsweise durch Zentrifugalwirkung erfolgen.switched, which is coaxial with the axis of rotation. One also achieves that the in itself very rough division of the rivers » .sigkeit as well as their ejection in the pre-supply zone against the annular supply end of the liquid mass preferably done by centrifugal action.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Auflösung eines Gases in einer Flüssigkeit, die eine drehbare Uberführungsringkammer in offener Verbindung am Aufstromende mit einer zentralen Vorversorgungskammer für Gas und Flüssigkeit aufweist; die Überführungskammer besitzt gemäß einer axialen Halbebene einen radial vom Mittelpunkt weg·1-strebenden stromaufliegenden Leitungsteil und einen radial zum Mittelpunkt hinstrebenden stromabliegenden Leitungsteil, wobei die radiale Ausdehnung des stromabliegenden Teiles kleiner ist als die des stromaufliegenden Teiles.The invention also relates to a device for dissolving a gas in a liquid, which has a rotatable transfer ring chamber in open connection at the upstream end with a central supply chamber for gas and liquid; the transfer chamber has in an axial half-plane a radially away from the center · 1 -strebenden upstream duct part and a radially hinstrebenden downstream to the center line part, wherein the radial expansion of the downstream part is smaller than that of the upstream part.
Die Erfindung betrifft auch eine Behändlungsanlage für eine Flüssigkeit mit einem Gas, insbesondere eine Anlage für die biologische Behandlung von Abwasser mit einem sauerstoff-The invention also relates to a treatment system for a Liquid with a gas, especially a plant for the biological treatment of wastewater with an oxygen
reichen Gas, die einen Behandlungsbehälter für die Flüssigkeit mit einem Zulauforgan und einem Abzugsorgan für Flüssigkeit und eine Auflösevorrichtung der vorstehend beschriebenen Art aufweist, deren zentrale Vorversorgungskammer an eine Versorgungseinrichtung mit Flüssigkeit und Gas angeschlossen ist, die mit dem Behandlungsbehälter verbunden ist.rich gas, which is a treatment tank for the liquid with an inlet element and an outlet element for liquid and a dissolving device of the type described above Has type, the central pre-supply chamber connected to a supply device with liquid and gas which is connected to the treatment tank.
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Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles der Erfindung an Hand der Zeichnung.Other features and advantages of the invention emerge from the following description of an advantageous embodiment of the invention on the basis of the drawing.
Fig.l zeigt im größeren Maßstabe eine Einzelheit einer Behandlungsanlage nach der Erfindung,Fig.l shows a detail of a larger scale Treatment plant according to the invention,
Fig.2 zeigt eine Behandlungsanlage für Abwasser gemäß der Erfindung,2 shows a treatment plant for wastewater according to the invention,
Fig.3 ist eine der Fig.l ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform,Fig. 3 is a view similar to Fig.l of another Embodiment,
Fig.4 zeigt eine weitere Ausführungsform.4 shows a further embodiment.
Gemäß Fig.l und 2 besitzt eine Behandlungsanlage für eine Flüssigkeit mit einem Gas gemäß der Erfindung ein Becken oder einen Behandlungsbehälter 1, der mit zwei Auflöseeinrichtungen oder Sauerstoffzufuhrgeräten 2 und 3 ausgerüstet ist. Jedes Gerät besitzt ein vom einem Motor 5, 5" angetriebenes Drehorgan 4,4' mit einer Glocke oder Gasspeisekammer 6, 61, die mit relativ reinem Sauerstoff, beispielsweise 85 %-igem Sauerstoff, durch Leitung 7, 71 gespeist wird. Das Behandlungsbecken 1 ist mit einem Zulauf 60 und einem Ablauf 61 für Flüssigkeit versehen. Wie insbesondere aus Fig.l ersichtlich, besteht das Drehorgan im wesentlichen aus einem Rotor, der von einer Drehachse 20 getrieben wird. Diese trägt einen Innenkörper 21, der mit einem Außenmantel 22, eine ring-According to Fig.l and 2, a treatment system for a liquid with a gas according to the invention has a basin or a treatment container 1, which is equipped with two dissolving devices or oxygen supply devices 2 and 3. Each device has a rotating member 4,4 'driven by a motor 5, 5 "with a bell or gas feed chamber 6, 6 1 , which is fed with relatively pure oxygen, for example 85% oxygen, through line 7, 7 1 Treatment basin 1 is provided with an inlet 60 and an outlet 61 for liquid. As can be seen in particular from FIG 22, a ring
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förmige Rotationsüberführungskaramer 23 und eine zentrale Vorkammer 40 zur Vorversorgung mit Gas und Flüssigkeit aufweist. Diese Ringkammer stellt entlang einer axialen Halbebene einen aufstromseitigen Leitungsteil 24 dar, der sich radial vom Mittelpunkt foftstrebend von der Achse 20 bis zu einer Umfangszone 25 erstreckt und auf der Aufstromseite mit der Vorversorgungskammer 40 offen verbunden ist. An diesen ,aufstromseitigen Teil schließt sich ein Mittelteil 26, der die Form eines zur Welle 20 koaxialen Wellenabschnittes hat, d.h. auf einem gleichbleibenden Abstand von der Drehachse 62 angeordnet ist. Dieser Mittelabschnitt geht in einen radial zum Mittelpunkt hin gerichteten abstromseitigen Leitungsteil 27 über, jedoch ist die radiale Erstreckung des Abstromteiles 27 kleiner als die radiale Erstreckung des AufStromteiles 24. Die ringförmige Überführungskammer 23 und die Vorversorgungskammer 40, die beide in dem Drehorgan 4 ausgebildet sind, sind mechanisch fest mit der Motorwelle 20 verbunden. Diese beiden Kammern sind außerdem koaxial zueinander angeordnet. Der zentripetale Teil 27 der Überführungskammer 23 mündet in einen feststehenden Sammler 28; aus Fig.2 ist ersichtlich, daß der ortsfeste Sammler 28 sich mittels eines Schachtes nach unten im Becken 1 annähernd bis zu dessen Boden erstreckt und unter einer quer liegenden Verteilungswand 31, die mit mehreren kleinen Löchern 32 versehen und auf einem tiefen Niveau des Beckens 1 angeordnet ist, in eine Verteilungskammer 30 mündet. Da die Auflösungsvorrichtung nach der Erfindung auf einem niedrigen Niveau des Beckens 1 statt auf einem hohen Niveau angeordnet ist, erstreckt sich der ortsfeste Sammler dann in den oberen Teil des Beckens. Das Drehorgan 4 ist auchshaped rotary transfer karamer 23 and a central antechamber 40 has for preliminary supply with gas and liquid. This annular chamber represents one along an axial half-plane upstream line part 24 is, which extends radially from Center point striving from axis 20 to a circumferential zone 25 and is openly connected to the supply chamber 40 on the upstream side. On these, upstream Part is closed by a central part 26, which has the shape of a shaft section coaxial with the shaft 20, i.e. at a constant distance from the axis of rotation 62. This middle section goes into a radial one Downstream line part 27 directed towards the center point, however, is the radial extension of the downstream part 27 smaller than the radial extension of the upstream part 24. The annular transfer chamber 23 and the pre-supply chamber 40, both of which are formed in the rotating member 4, are mechanically fixedly connected to the motor shaft 20. These the two chambers are also arranged coaxially to one another. The centripetal part 27 of the transfer chamber 23 opens into a fixed collector 28; from Figure 2 it can be seen that the fixed collector 28 is by means of a shaft extends downward in the basin 1 approximately to the bottom and under a transverse distribution wall 31, which with a plurality of small holes 32 is provided and located at a deep level of the basin 1, in a distribution chamber 30 opens. Since the dissolution device according to the invention on is arranged at a low level of the basin 1 instead of at a high level, the stationary collector extends then in the upper part of the pelvis. The rotary member 4 is also
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mit einer axialen Zulauf- qder Ablaufeinrichtung für Flüssigkeit und Gas derart ausgerüstet, daß man so leicht die Flüssigkeitsstromungsmenge kontrollieren kann, die in das Drehorgan 4 und besonders in die Vorversorgungskammer 40 eindringt. Die Gasversorgungskammer 6 liegt senkrecht über der Abgabevorrichtung 35.equipped with an axial inlet q the outlet device for liquid and gas in such a way that the Can control the amount of liquid flow that enters the rotating member 4 and especially in the pre-supply chamber 40 penetrates. The gas supply chamber 6 lies vertically above the dispensing device 35.
Im Betrieb werden das Drehorgan 4 und besonders die zentrale Vorversorgungskanirer 40 mit Flüssigkeit aus der Becken 1 und Gas aus der Kammer 6 mittels der Abgabevorrichtung 35 gespeist, wobei die Gas- und Flüssiqkeitsphase voneinander getrennt sind. Die Speisung mit Flüssigkeit erfolgt im Unterschuß, indem man die Strömungsmenge der aus der Abgabevorrichtung 35 kommenden Flüssigkeit genau regelt, und infolgedessen ist die eingeführte Flüssigkeitsstromungsmenge immer kleiner als die Strömungsmenge, die das Drehorgan bei seinem Umlauf zu fördern in der Lage ist. Dadurch ist es möglich, eine Vorversurgungszone entsprechend der Vorversorgungskammer 40 zu schaffen, die von jeglicher Flüssigkeit entblößt ist und zwischen der Drehachse 20 und einem Zulaufende 39 liegt, wo die Flüssigkeit und das Gas gleichzeitig eingelassen werden und wo sich die zugelassene Flüssigkeit infolge Zentrifugalwirkung in dem aufzulösenden Gas verteilt. Man schleudert so gleichzeitig die verteilte Flüssigkeit gegen das Zulaufende 39. During operation, the rotating element 4 and especially the central supply canoe 40 are fed with liquid from the basin 1 and gas from the chamber 6 by means of the dispensing device 35, the gas and liquid phases being separated from one another . The supply of liquid takes place in deficit by precisely regulating the flow rate of the liquid coming from the dispensing device 35, and as a result the introduced liquid flow rate is always smaller than the flow rate that the rotating member is able to promote during its circulation. This makes it possible to create a pre-supply zone corresponding to the pre-supply chamber 40, which is bare of any liquid and lies between the axis of rotation 20 and an inlet end 39, where the liquid and the gas are admitted simultaneously and where the permitted liquid is due to centrifugal action in the distributed gas to be dissolved. The distributed liquid is thus thrown against the inlet end 39 at the same time.
Die Flüssigkeit, die in dem Drehorgan niedersinkt, ist also einer Zerteilung und einer Zersprühung beispielsweise zu denThe liquid that sinks down in the rotating member is therefore a division and an atomization, for example to the
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bei 36 angedeuteten Tropfen unterzogen, die ,in einer radial divergierenden Richtung fließen und so eine Flüssig-. keitsmasse bilden, die bei 37 wiedergegeben ist und aufstromseitig von einer relativ eindeutigen Trenngrenzfläche 38 abgegrenzt ist. Diese Flüssigkeitsmasse 37 wird dann einer Rotationsschleuderkraft in der überführungsringkammer 23 ausgesetzt und strömt so von dem Zulaufende 39, das der Drehachse 20 am nächsten liegt, zu einem Auslaßende 63, entsprechend einem Teil der von der Drehachse weiter entfernten Masse als das Einlaßende. Im Dauerfunktionsbetrieb reißen die Flüssigkeitsteilchen, die radial gegen die Grenzflächeat 36 drops indicated, which, in a radially diverging direction flow and so a liquid. Form keitsmasse, which is shown at 37 and upstream side is delimited by a relatively clear separation interface 38. This liquid mass 37 is then a rotational centrifugal force in the transfer ring chamber 23 exposed and flows so from the inlet end 39, which the Axis of rotation 20 is closest, to an outlet end 63, corresponding to a portion of that further away from the axis of rotation Earth as the inlet end. In continuous operation, the liquid particles tear radially against the interface
38 geschleudert werden, Gas mit und pressen damit Blasen dieses Gases in das Zulaufende 39 der flüssigen Masse, die die Form einer freien,zu der Drehachse 20 koaxialen Ringzone hat; in dem abstromseitigen Teil 27 der Flüssigkeitsmasse 37 entwickelt sich unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft in dem radial zum Mittelpunkt strebenden Teil 27 der Flüssigkeitsmasse, angrenzend an das Austragende 36, ein Gegendruck, was für die Auflösung der Gasblasen in dem Teil 26 unter hohem Druck besonders günstig ist, der zwischen dem Zulaufende 39 und dem Austragsende 63 der Flüssigkeitsmasse 37 und weiter entfernt von der Drehachse 20 liegt als das Austragsende 63. In der Zulaufzone 39 erfolgt eine Trennung zwischen den feinen Blasen, die entsprechend dem Pfeil f von der bewegten Flüssigkeitsmasse vom Zulaufende38 are thrown, gas with it and press bubbles with it this gas into the inlet end 39 of the liquid mass, which has the shape of a free annular zone coaxial with the axis of rotation 20; in the downstream part 27 of the liquid mass 37 develops under the influence of centrifugal force in the part 27 of the liquid mass striving radially towards the center, adjacent to the discharge end 36, a back pressure, which is particularly favorable for the dissolution of the gas bubbles in the part 26 under high pressure, the between the inlet end 39 and the discharge end 63 of the liquid mass 37 and further away from the axis of rotation 20 than the discharge end 63 Separation between the fine bubbles, which according to the arrow f of the moving liquid mass from the inlet end
39 zum Austragsende 63 mitgenommen werden, und ein Wiederaufstieg der großen Blasen im Gegenstrom, die in die geregelte Atmosphäre der Vorversorgungszone 40 zurückkehren, die von39 to the discharge end 63 are taken, and a re-ascent of the large bubbles in countercurrent, which in the regulated Return atmosphere of the pre-supply zone 40, which from
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der Flussigkeitsmasse durch die Grenzfläche 38 abgetrennt ist. Auf ihrem Wege unter geregelter Geschwindigkeit vom Zulaufende zum Auslaufende wird der Druck der Flüssigkeitsmasse nach und nach progressiv in der radial vom Mittelpunkt fortstrebenden Zone 24 vergrößert/stabilisiert sich dann in ' der Zone 26 auf einen hohen Druck und sinkt dann schließlich wieder in der Zone 27 ab. Man kann feststellen, daß in den Zonei24-und 26 infolge des Anstieges des Druckes der Flüssigkeitsmasse und seiner örtlichen Stabilisierung auf einen hohen Wert im Vergleich zu dem auf dem Niveau des Austragsendes herrschenden Druckes die Auflösung des Gases in der Flüssigkeit örtlich anwächst und die feinen Gasblasen, die mitgenommen worden sind, sich in der Flüssigkeitsmasse auflösen. Dieser hohe Druck hat das Bestreben, die Auflösung in der ganzen Flüssigkeitsmasse, die sich um die Achse 62 in Drehung befindet, besonders gleichförmig zu machen. Es kann andererseits geschehen, daß ein Teil dieses gelöstes Gases, sofern man in der Zone 26 den Sättigungsbereich erreicht, sich in der Entspannungszone 27 zu feinen Blasen zurückbildet. Diese Erscheinung vollzieht sich indessen unter Bildung von mikroskopisch kleinen Blasen, die von der bewegten Flüssigkeitsmasse in den ortsfesten Sammler 28 und von dort bis zum Boden des Beckens 1 mitgenommen werden. Man nutzt nämlich den Restdruck der Flüssigkeit, der am Austrittsende 63 herrscht, dazu aus, eine erzwungene Umlaufbewegung dieser Flüssigkeit mittels des Schachtes 29 herzustellen, in welchem eine senkrechte Absteigbewegung zu einem tiefen Punkt des Behandlungsbeckens 1 erfolgt. Das so mit Gas, z.B. Sauerstoff,the mass of liquid separated by the interface 38 is. On its way at a controlled speed from the inlet end to the outlet end, the pressure of the liquid mass gradually becomes progressive in the radial direction from the center point advancing zone 24 then increases / stabilizes in zone 26 at a high pressure and then finally decreases again in zone 27. It can be seen that in zones 24 and 26 as a result of the increase in pressure of the Liquid mass and its local stabilization to a high value compared to that at the level of the discharge end prevailing pressure, the dissolution of the gas in the liquid increases locally and the fine gas bubbles, which have been taken along, dissolve in the liquid mass. This high pressure has the tendency to dissolve to make it particularly uniform in the whole mass of liquid which is in rotation about the axis 62. It can on the other hand it happens that a part of this dissolved gas, if one reaches the saturation range in the zone 26, regresses to fine bubbles in the relaxation zone 27. This phenomenon, however, takes place under education of microscopic bubbles that are carried by the moving liquid mass into the stationary collector 28 and from there be taken to the bottom of the pool 1. The residual pressure of the liquid at the outlet end is used 63 prevails to produce a forced circulation movement of this liquid by means of the shaft 29, in which a vertical downward movement to a deep point in the treatment basin 1 takes place. That with gas, e.g. oxygen,
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gesättigte Wasser, das gegebenenfalls unter Mitnahme feiner Blasen am Austragsende 63 ankommt, entweicht also durch die Löcher 32 und beginnt damit, sich unter dem Effekt der aufgezwungenen ümlaufbewegung mit dem im Behandlungsbecken ruhenden Wasser zu vermischen, das sich auf einem nur ziemlich schwachen Lösungsgrade befindet. Das so durchgemischte Wasser unterliegt einer senkrechten Auf Stiegsbewegung (Pfeil f), die sich auf Grund der in dem tiefen Teil der Behandlungszone ausströmenden Flüssigkeit ergibt, wobei eine Ablenkung durch die Ablenkwände 41 erfolgt. Ein Teil kehrt zu der Abgabeeinrichtung 35 zurück, um von neuem Sauerstoff aufzunehmen, während der Rest aus dem Becken abgezogen,wird.Saturated water, which may arrive at the discharge end 63 with the entrainment of fine bubbles, thus escapes through the Holes 32 and begins to move under the effect of the forced overflow with that in the treatment basin to mix still water, which is only at a fairly weak degree of solution. The so mixed Water is subject to a vertical upward movement (arrow f), which is due to the in the deep part of the treatment zone outflowing liquid results, with a deflection by the deflecting walls 41 takes place. A portion returns to the dispenser 35 back to take in new oxygen, while the rest of the pool is withdrawn.
Es ist also ersichtlich, daß man die dem Drehorgan zugeleitete Energie optimal ausnutzt, weil im Ergebnis nicht nur eine bemerkenswert homogene Auflösung des Gases in der Flüssigkeit hervorgerufen, sondern auch die Entspannungsenergie ausgenutzt wird, die am Auslaßende 63 verblieben ist, um die ganze behandelte Flüssigkeit durch den Schacht 29 zum Boden des Behandlungsbeckens zu überführen. Man bewirkt so eine vollständige Vermischung der stark mit Gas beladenen Flüssigkeit mit der von schwacher Beladung unter Vermeidung jeglicher Dekantierung.It can therefore be seen that the energy supplied to the rotary organ is optimally used, because the result is not only a remarkably homogeneous dissolution of the gas in the liquid is brought about, but the expansion energy which remained at the outlet end 63 is also used is to transfer all the treated liquid through the shaft 29 to the bottom of the treatment basin. One causes such a complete mixing of the liquid heavily laden with gas with that of the weakly laden liquid with avoidance any decantation.
Die Ausführungsform nach Fig.3 unterscheidet sich von der eben beschriebenen dadurch, daß das aus der Auflösungsvorrichtung 4 austretende behandelte Wasser in ein Sammel-The embodiment of Figure 3 differs from that just described in that the exiting from the dissolving device 4 treated water in a collecting
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oder Fallrohr 43 mit großen seitlichen Ansaugöffnungen 44 an seinem oberen Ende gelangt, das unten unmittelbar in das Behandlungsbecken 45 gegenüber Ablenkern 46 ausläuft, um ihm so eine Wiederaufstiegsbewegung entsprechend dem Pfeil f 3 zu erteilen. Auf diese Weise erhält man eine aufgezwungene Umlaufbewegung der Flüssigkeit, die im wesentlichen in sich selbst geschlossen ist, und ein Teil des VJassers ,wird durch die Öffnungen 44 entsprechend Pfeil f 4 zurückgeleitet, während ein anderer Teil nach Pfeil f 5 zum Auslauf strömt. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, daß einerseits die Verdünnung des gasgesättiyten Wassers, das aus der Auflösevorrichtung 4 austritt, in dem mit Gas untersättigten Wasser, das zur Oberfläche des Beckens 45 wieder aufsteigt und durch die Öffnungen 44 geht, die Ausspülung dieses Gases und die Koagulierung von Blasen während des Abstieges des Wassers in dem Rohr 43 vermeidet und andererseits die der Wasserinasse aufgezwungene Konvektionsströmung die Kontaktdauer zwischen Sauerstoff und Gas verlängert, insbesondere wenn es sich um vom Wasserstrom mitgeführte Mikrobiasen handelt»or downpipe 43 with large lateral suction openings 44 arrives at its upper end, which runs out at the bottom directly into the treatment basin 45 opposite deflectors 46, in order to give him a re-ascent movement according to the arrow f 3. That way you get an imposed one Orbital movement of the liquid, which is essentially self-contained, and part of the water , is passed back through the openings 44 according to arrow f 4, while another part according to arrow f 5 to The outlet flows. This embodiment offers the advantage that on the one hand the dilution of the gas-saturated water, which emerges from the dissolving device 4, in which with gas undersaturated water, which rises again to the surface of the basin 45 and passes through the openings 44, the rinsing this gas and the coagulation of bubbles during the descent of the water in the pipe 43 avoids and on the other hand the convection flow imposed on the water ingress the contact time between oxygen and gas extended, especially when it comes to microbiases carried along by the water flow »
Gemäß Fig.4 ist die Auflösevorrichtung 4 nahe am Boden des Behandlungsbeckens, jedoch unter Antrieb eines außen liegenden Motors 5, angeordnet, mit dem sie durch eine lange Welle 20' verbunden ist. Die Sauerstoffspeisung durch Leitung 711 erfolgt dann unter Druck. Eine Ablenkwand 48 läßt das behandelte Wasser entsprechend den Pfeilen f 6, f 7, f 8 und f 9 strömen, bevor, es zum Teil in die Druckkammer 49According to FIG. 4, the opening device 4 is arranged close to the bottom of the treatment basin, but driven by an external motor 5 to which it is connected by a long shaft 20 '. The oxygen feed through line 7 11 is then carried out under pressure. A baffle 48 allows the treated water to flow in accordance with arrows f 6, f 7, f 8 and f 9 before some of it enters the pressure chamber 49
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auf dem Niveau der Abgabeeinrichtung 35 gelangt.arrives at the level of the delivery device 35.
Die Erfindung ist nicht nur auf die biologische Wasserbehandlung sondern auf jedes Verfahren anwendbar, bei dem ein Gas- Flüssigkeitskontakt erfolgt, wie beispielsweise auf chemische und biologische Reaktoren.The invention is applicable not only to biological water treatment but to any process in which a Gas-liquid contact takes place, such as on chemical and biological reactors.
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